JP6614208B2 - Rotating electric machine - Google Patents
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Description
本発明は、電動部と電動部を制御する制御部とを備える回転電機に関するものである。 The present invention relates to a rotating electrical machine including an electric unit and a control unit that controls the electric unit.
従来、モータと、インバータ回路及び制御回路を備えた制御装置とを有する回転電機が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a rotating electrical machine having a motor and a control device including an inverter circuit and a control circuit is known (see, for example, Patent Document 1).
この回転電機のインバータ回路には、複数のスイッチング素子が備えられている。制御回路は、スイッチング素子のオンオフを制御して、モータから入力した交流電流を直流電流に変換して外部に出力し、また、外部から入力した直流電流を交流電流に変換してモータに出力する。その際、スイッチング素子に電流が流れるため、スイッチング素子は発熱する。このため、スイッチング素子はヒートシンクに固定されており、このスイッチング素子で発生した熱を、ヒートシンクを介して放熱させている。 The inverter circuit of this rotating electrical machine is provided with a plurality of switching elements. The control circuit controls on / off of the switching element, converts the alternating current input from the motor into a direct current and outputs it to the outside, and converts the direct current input from the outside into an alternating current and outputs it to the motor . At that time, since a current flows through the switching element, the switching element generates heat. For this reason, the switching element is fixed to the heat sink, and the heat generated by the switching element is dissipated through the heat sink.
そして、特許文献1に記載の制御装置一体型回転電機(以下、単に回転電機と示す)では、回転子に設けられたファンにより発生させた冷風により、ヒートシンクを冷却することにより、冷却性能を向上させていた。 In the controller-integrated rotating electrical machine described in Patent Document 1 (hereinafter simply referred to as a rotating electrical machine), the cooling performance is improved by cooling the heat sink with cold air generated by a fan provided in the rotor. I was letting.
ところで、特許文献1に記載の回転電機では、状況によっては、冷却性能(放熱性能)が低下する可能性がある。例えば、ヒートシンクがモータの発熱による影響を受けた場合、冷却性能が低下する可能性がある。また、例えば、回転子が十分に回転していない場合、ファンが十分に回転しないため、冷却性能が低下する可能性がある。 By the way, in the rotary electric machine described in Patent Literature 1, there is a possibility that the cooling performance (heat dissipation performance) may be lowered depending on the situation. For example, when the heat sink is affected by the heat generated by the motor, the cooling performance may be reduced. In addition, for example, when the rotor is not sufficiently rotated, the fan does not sufficiently rotate, and thus the cooling performance may be deteriorated.
本発明は、上記実情に鑑み、冷却性能が低下することを抑制できる回転電機を提供することを主たる目的とする。 In view of the above circumstances, it is a primary object of the present invention to provide a rotating electrical machine that can suppress a decrease in cooling performance.
上記課題を解決するため、第1の発明は、固定子に設けられる電機子巻線及び回転子に設けられる界磁巻線を有する電動部と、前記電動部に一体化され、前記電動部を制御する制御部と、を備える回転電機において、前記制御部は、前記電機子巻線への通電及び通電遮断を切り替える電機子用スイッチング素子と、前記電機子用スイッチング素子を利用して、前記電機子巻線の通電制御を行う制御基板と、内部に冷媒が流通する流通路を有し、前記電機子用スイッチング素子を冷却するヒートシンクと、を備え、前記回転子が固定される回転軸の軸方向において、前記ヒートシンクは、前記制御基板を挟んで、前記電動部の反対側に配置されることを要旨とする。 In order to solve the above-described problem, a first invention includes an armature winding provided on a stator and a field winding provided on a rotor, and an electric portion integrated with the motor portion. A control unit that controls, wherein the control unit uses the armature switching element that switches between energization and de-energization of the armature winding, and the armature switching element, and An axis of a rotating shaft to which the rotor is fixed, comprising: a control board for controlling energization of the child winding; and a heat sink for cooling the armature switching element. In the direction, the heat sink is arranged on the opposite side of the electric part with the control board interposed therebetween.
ヒートシンクは、内部に冷媒が流通する流通路を有する。このため、電機子用スイッチング素子等の発熱量が大きくなったとしても、冷媒を流通させることにより冷却性能を低下させることなく、放熱させることができる。 The heat sink has a flow path through which the refrigerant flows. For this reason, even if the calorific value of the armature switching element or the like increases, heat can be radiated without reducing the cooling performance by circulating the refrigerant.
そして、軸方向において、ヒートシンクは、制御基板を挟んで、電動部の反対側に配置される。このため、電動部が備える電機子巻線に電流が流れていても、その発熱の影響を抑えることができる。このように状況が変化しても、冷却性能が低下することを抑制し、電機子用スイッチング素子を安定的に放熱させることができる。 In the axial direction, the heat sink is disposed on the opposite side of the electric unit with the control board interposed therebetween. For this reason, even if a current flows through the armature winding provided in the electric part, the influence of the heat generation can be suppressed. Even if the situation changes in this way, it is possible to suppress the cooling performance from being lowered and to stably dissipate the armature switching element.
第2の発明は、前記制御部は、前記電機子用スイッチング素子と前記制御基板とを少なくとも収容する収容ケースを備え、前記ヒートシンクは、前記軸方向において、前記収容ケースを挟んで、前記制御基板の反対側に配置されることを要旨とする。 According to a second aspect of the invention, the control unit includes a housing case that houses at least the armature switching element and the control board, and the heat sink sandwiches the housing case in the axial direction, and the control board The main point is that it is arranged on the opposite side of the above.
これにより、制御基板及び収容ケースを挟んでヒートシンクが配置されるため、電動部の発熱の影響をより抑えることができる。 Thereby, since a heat sink is arrange | positioned on both sides of a control board and a storage case, the influence of the heat_generation | fever of an electrically-driven part can be suppressed more.
第3の発明は、前記ヒートシンクにおいて、前記制御基板側の側面部に前記電機子用スイッチング素子が当接されており、前記収容ケースには、前記制御基板と前記ヒートシンクとの間に孔部が設けられており、前記孔部は、前記軸方向において、前記電機子用スイッチング素子が前記ヒートシンクに当接される位置と重なる位置に設けられていることを要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, in the heat sink, the armature switching element is in contact with a side surface on the control board side, and the housing case has a hole between the control board and the heat sink. The gist of the present invention is that the hole is provided at a position overlapping with a position where the armature switching element is in contact with the heat sink in the axial direction.
電機子用スイッチング素子は、ヒートシンクの制御基板側の側面部に当接されているため、例えば、収容ケース等を介在させて間接的に接触させる場合と比較して、冷却効果を向上させることができる。それと共に、孔部は、軸方向において、電機子用スイッチング素子がヒートシンクに当接される位置と重なる位置に設けられている。このため、電機子用スイッチング素子が当接する部分以外において、ヒートシンクは、制御基板及び収容ケースを挟んで電動部の反対側に配置されることとなり、電動部からの発熱の影響を抑制できる。以上により、冷却効果を向上させつつ、電動部の発熱の影響を抑制することができる。 Since the armature switching element is in contact with the side surface portion of the heat sink on the control board side, for example, the cooling effect can be improved as compared with the case where the armature switching element is contacted indirectly through an accommodation case or the like. it can. At the same time, the hole is provided at a position overlapping with the position where the armature switching element is in contact with the heat sink in the axial direction. For this reason, the heat sink is disposed on the opposite side of the electric part across the control board and the housing case, except for the part where the armature switching element abuts, and the influence of heat generation from the electric part can be suppressed. As described above, it is possible to suppress the influence of heat generation of the electric part while improving the cooling effect.
第4の発明は、前記電機子用スイッチング素子は、前記軸方向において、前記ヒートシンクの前記流通路の位置と重なるように配置されていることを要旨とする。 The gist of the fourth invention is that the armature switching element is disposed so as to overlap the position of the flow passage of the heat sink in the axial direction.
これにより、軸方向において、流通路と電機子用スイッチング素子とが重ならない位置に配置される場合と比較して、流通路と電機子用スイッチング素子との間の距離を短くなり、冷却効果を向上させることができる。 This reduces the distance between the flow path and the armature switching element in the axial direction, compared to the case where the flow path and the armature switching element are not overlapped with each other. Can be improved.
第5の発明は、前記電機子用スイッチング素子は、前記軸方向において、前記電機子巻線と重ならない位置であって、且つ、前記ヒートシンクの前記流通路の位置と重なる位置に配置されていることを要旨とする。 In a fifth aspect of the present invention, the armature switching element is disposed at a position that does not overlap the armature winding in the axial direction and that overlaps the position of the flow path of the heat sink. This is the gist.
これにより、軸方向において、流通路と電機子用スイッチング素子とが重ならない位置に配置される場合と比較して、流通路と電機子用スイッチング素子との間の距離を短くなり、冷却効果を向上させることができる。さらに、軸方向において、電機子用スイッチング素子は、電機子巻線と重ならない位置に配置されているため、発熱量が多くなりやすい電機子巻線から電機子用スイッチング素子までの距離を長くすることができる。このため、電機子巻線から電機子用スイッチング素子への発熱の影響を抑制できる。加えて、電機子巻線における発熱が、孔部を介して、ヒートシンクに伝わりにくくなり、冷却性能が低下することを抑制できる。 This reduces the distance between the flow path and the armature switching element in the axial direction, compared to the case where the flow path and the armature switching element are not overlapped with each other. Can be improved. Furthermore, in the axial direction, the armature switching element is disposed at a position that does not overlap with the armature winding, so that the distance from the armature winding that tends to generate a large amount of heat to the armature switching element is increased. be able to. For this reason, the influence of the heat_generation | fever from the armature winding to the switching element for armatures can be suppressed. In addition, heat generation in the armature winding is less likely to be transmitted to the heat sink through the hole, and it is possible to suppress a decrease in cooling performance.
第6の発明は、前記収容ケース内には、前記制御基板及び前記電機子用スイッチング素子を覆う樹脂層が設けられていることを要旨とする。 The gist of the sixth invention is that a resin layer covering the control board and the armature switching element is provided in the housing case.
制御基板は、樹脂層により覆われるため、電動部からの発熱を受けにくくすることができる。それと同時に、防水することができ、ヒートシンクから冷媒などが漏れたとしても、故障することを抑制できる。また、電動部と、ヒートシンクとの間に樹脂層が形成されることとなる。このため、ヒートシンクは、電動部の発熱による影響を受けにくくすることができる。 Since the control board is covered with the resin layer, it is possible to make it difficult for the control board to generate heat. At the same time, it can be waterproof, and even if refrigerant leaks from the heat sink, it can be prevented from malfunctioning. In addition, a resin layer is formed between the electric part and the heat sink. For this reason, a heat sink can be made hard to receive the influence by the heat_generation | fever of an electrically-driven part.
第7の発明は、前記流通路は、前記軸方向において、前記電機子巻線と重ならない位置に配置されていることを要旨とする。 The gist of the seventh invention is that the flow passage is arranged at a position not overlapping the armature winding in the axial direction.
これにより、重なる位置に配置されている場合と比較して、電機子巻線と流通路との間の距離を長くすることができ、電機子巻線からの発熱の影響を抑えることができる。 Thereby, compared with the case where it arrange | positions in the overlapping position, the distance between an armature winding and a flow path can be lengthened, and the influence of the heat_generation | fever from an armature winding can be suppressed.
第8の発明は、前記回転軸の径方向において、少なくとも一部分が前記制御基板と重なる位置に配置され、前記界磁巻線に対して給電を行うブラシを備えることを要旨とする。 The gist of the eighth invention is that a brush for supplying power to the field winding is provided at least partially in a position overlapping with the control board in the radial direction of the rotating shaft.
これにより、制御基板と、ブラシとの距離を短くすることができる。このため、配線抵抗による損失を少なくし、また、発熱を抑えることができる。 Thereby, the distance of a control board and a brush can be shortened. For this reason, loss due to wiring resistance can be reduced and heat generation can be suppressed.
第9の発明は、前記電動部は、前記回転軸の両端部のうち、前記制御部側の端部に磁石を備え、前記制御部は、当該磁石に対向する回転センサが搭載され、且つ、前記軸方向において前記電機子用スイッチング素子と離間して配置される回転センサ基板を備えることを要旨とする。 According to a ninth aspect of the present invention, the electric unit includes a magnet at an end on the control unit side of both ends of the rotation shaft, the control unit includes a rotation sensor facing the magnet, and The gist of the present invention is to provide a rotation sensor substrate that is disposed apart from the armature switching element in the axial direction.
回転センサ基板は、前記軸方向において電機子用スイッチング素子と離間して配置される。このため、電機子用スイッチング素子の発熱の影響を受けることを防止できる。 The rotation sensor substrate is disposed apart from the armature switching element in the axial direction. For this reason, it can prevent receiving the influence of the heat_generation | fever of the switching element for armatures.
第10の発明は、前記ヒートシンクは、前記軸方向において、前記制御基板側に突出する突出部を有し、前記制御基板は、前記突出部に当接されていることを要旨とする。 A tenth aspect of the present invention is characterized in that the heat sink has a protruding portion protruding toward the control board in the axial direction, and the control board is in contact with the protruding portion.
これにより、制御基板を効率的に放熱させることができる。また、電機子用スイッチング素子と制御基板とを離間させて配置したとしても、突出部により制御基板をヒートシンクに当接させることができる。このため、電機子用スイッチング素子の発熱による制御基板への影響を抑えることができる。 Thereby, heat can be efficiently radiated from the control board. Further, even if the armature switching element and the control board are arranged apart from each other, the control board can be brought into contact with the heat sink by the protruding portion. For this reason, it is possible to suppress the influence on the control board due to the heat generated by the armature switching element.
第11の発明は、前記制御基板には、前記界磁巻線への通電及び通電遮断を切り替える界磁用スイッチング素子が搭載されており、当該界磁用スイッチング素子が前記ヒートシンクに当接されていることを要旨とする。 In an eleventh aspect of the invention, a field switching element that switches between energization and de-energization of the field winding is mounted on the control board, and the field switching element is in contact with the heat sink. It is a summary.
制御基板に搭載される素子のうち、発熱しやすい界磁用スイッチング素子を放熱させることにより、制御基板全体への影響を少なくすることができる。 Of the elements mounted on the control board, by radiating the field switching elements that tend to generate heat, the influence on the entire control board can be reduced.
第12の発明は、前記電機子用スイッチング素子によって整流された直流電流を平滑する電解コンデンサを備え、前記電解コンデンサは、前記ヒートシンクに当接されていることを要旨とする。 A twelfth aspect of the invention is characterized in that an electrolytic capacitor that smoothes a direct current rectified by the armature switching element is provided, and the electrolytic capacitor is in contact with the heat sink.
これにより、ヒートシンクが電解コンデンサから熱を受け取っても、冷媒を流通させることにより、冷却性能を維持することができる。したがって、制御基板への影響を少なくしつつ、電解コンデンサを効率的に放熱できる。 Thereby, even if the heat sink receives heat from the electrolytic capacitor, the cooling performance can be maintained by circulating the refrigerant. Therefore, it is possible to efficiently dissipate the electrolytic capacitor while reducing the influence on the control board.
第13の発明は、前記電機子用スイッチング素子及び前記流通路は、それぞれ複数設けられ、前記各流通路は、前記軸方向において前記電機子用スイッチング素子のいずれかと重なる位置に配置されていることを要旨とする。 In the thirteenth aspect, the armature switching elements and the flow passages are respectively provided in plurality, and each of the flow passages is disposed at a position overlapping with any one of the armature switching elements in the axial direction. Is the gist.
流通路は、複数設けられており、各流通路は、軸方向において電機子用スイッチング素子のいずれかと重なる位置に配置されている。このため、例えば、1つの流通路上にすべての電機子用スイッチング素子が配置されている場合と異なり、流通路の上流と、下流において冷媒の温度差を小さくすることができる。すなわち、各電機子用スイッチング素子を均等に冷却しやすくなる。 A plurality of flow passages are provided, and each flow passage is disposed at a position overlapping with one of the armature switching elements in the axial direction. For this reason, for example, unlike the case where all the armature switching elements are arranged on one flow passage, the temperature difference of the refrigerant can be reduced upstream and downstream of the flow passage. That is, it becomes easy to cool each armature switching element equally.
第14の発明は、前記ヒートシンクには、前記流通路の周りに通風路が設けられていることを要旨とする。 The fourteenth aspect of the present invention is summarized in that the heat sink is provided with a ventilation path around the flow path.
流通路を流通する冷媒を空気によって冷やすことができる。これにより、ヒートシンクの冷却性能を維持することができる。 The refrigerant flowing through the flow passage can be cooled by air. Thereby, the cooling performance of the heat sink can be maintained.
第15の発明は、前記ヒートシンクには、前記流通路の流入口及び流出口が設けられており、当該流入口から流入した冷媒が、前記流通路内を流通して、当該流出口から流出されるように構成されており、車両に配置される場合、前記車両の上下方向において前記流出口は、前記流入口よりも上方に配置されるとともに、前記流通路よりも上方に配置されることを要旨とする。 In a fifteenth aspect of the invention, the heat sink is provided with an inlet and an outlet of the inflow passage, and the refrigerant flowing in from the inflow port flows through the inflow passage and flows out of the outflow port. When the vehicle is arranged in a vehicle, the outflow port is arranged above the inflow port and above the outflow passage in the vertical direction of the vehicle. The gist.
流出口を、流入口よりも上方であって、且つ、流通路よりも上方に配置した。これにより、流通路内に気体(空気等)が混入しても、自動的に気体を抜くことができる。従って、流通路内に気体が溜まって冷却性能が低下することを防止できる。 The outlet was located above the inlet and above the outlet passage. Thereby, even if gas (air etc.) mixes in a flow path, gas can be automatically extracted. Therefore, it is possible to prevent the gas from accumulating in the flow path and the cooling performance from being deteriorated.
以下、実施形態について図面に基づき説明を行う。なお、以下の実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。本実施形態に係る回転電機は、車両に搭載されるものである。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description of the same reference numerals is used. The rotating electrical machine according to the present embodiment is mounted on a vehicle.
図1に示す回転電機は、電動部であるモータ10と、モータ10を制御する制御部である制御装置20と、を有するモータ機能付き発電機であり、機電一体型のISG(Integrated Starter Generator)として構成されている。以下、単にISG100と示す。モータ10は、巻線界磁型のものであり、具体的には3相巻線を有する巻線界磁型同期機である。ISG100は、エンジンのクランク軸や車軸の回転により発電(回生発電)を行う発電機能と、クランク軸に駆動力(回転力)を付与する力行機能とを備えている。
The rotating electrical machine shown in FIG. 1 is a generator with a motor function having a
モータ10は、ハウジング11と、ハウジング11に固定される固定子12と、固定子12に対して回転する回転子13と、回転子13が固定される回転軸14と、を備える。以下、本実施形態において、軸方向とは、回転軸14の軸方向のことを示し(図において矢印Y1で示す)、径方向とは、回転軸14の径方向のことを示す(図において矢印Y2で示す)。
The
ハウジング11は、円筒形状に形成されており、その軸心が回転軸14と同軸となっている。ハウジング11の軸方向外側(図1では、右側)に、制御装置20が固定されている。その一方で、ハウジング11内には、固定子12及び回転子13等が収容されている。
The
固定子12は、ハウジング11の軸方向略中央において、ハウジング11の内周に沿って円筒状に設けられており、ハウジング11に固定されている。固定子12は、磁気回路の一部を構成するものであり、固定子コア12aと、電機子巻線12bとを備える。
The
固定子コア12aは、磁性体によって円環状に形成されており、その軸心が回転軸14と同軸となっている。固定子コア12aは、電機子巻線12bを保持する。なお、固定子コア12aは、電機子巻線12bを収容する複数のスロットを備えており、電機子巻線12bは、当該スロットに収容され保持されている。
The stator core 12 a is formed in an annular shape from a magnetic material, and its axis is coaxial with the
電機子巻線12bは、2組のY結線された3相巻線により構成されている。そして、電機子巻線12bは、電力(交流電力)が供給されることで磁束を発生する。また、電機子巻線12bは、回転子13が発生する磁束と鎖交することで電力(交流電力)を発生する。
The armature winding 12b is composed of two sets of Y-connected three-phase windings. The armature winding 12b generates magnetic flux when electric power (AC power) is supplied. The armature winding 12b generates electric power (alternating current power) by interlinking with the magnetic flux generated by the
回転子13は、磁気回路の一部を構成するものであり、磁性体からなる回転子コア13aと、回転子コア13aに保持される界磁巻線13bと、回転子コア13aに設けられるファン13cを備える。
The
回転子コア13aは、いわゆるランデル型ポールコアであり、円環状の中空部を備え、当該中空部に界磁巻線13bが収容されている。回転子コア13aは、その外周面を、固定子コア12aの内周面と離間させた状態で対向するように配置されている。また、回転子コア13aには、回転軸14が挿通され、回転軸14と一体回転するように回転軸14に固定されている。
The rotor core 13a is a so-called Landel-type pole core, and includes an annular hollow portion, and the field winding 13b is accommodated in the hollow portion. The rotor core 13a is arranged so as to face the outer peripheral surface thereof in a state of being separated from the inner peripheral surface of the stator core 12a. A rotating
界磁巻線13bは、直流電力が供給されることで磁束を発生し、回転子コア13aの外周面に磁極を形成する。これにより、固定子12に交流電力が供給されている場合には、固定子12が発生する磁束と鎖交し、回転子13が回転することとなる。また、回転子13が回転することにより、固定子12の電機子巻線12bに交流電力を発生させることとなる。
The field winding 13b generates magnetic flux when DC power is supplied, and forms magnetic poles on the outer peripheral surface of the rotor core 13a. As a result, when AC power is supplied to the
ファン13c(図1において破線で示す)は、回転子コア13aの軸方向において端部(制御装置20側の端部)に設けられている。ファン13cは、回転子コア13aの端部から、軸方向外側に向かって延びるように立設している。ファン13cは、回転子コア13aと共に回転し、モータ10の外部から内部へ(又は内部から外部へ)と空気を流通させる。
The
回転軸14は、ハウジング11に設けられた軸受11a,11bを介して、ハウジング11に回転可能に支持されている。回転軸14には、その軸方向中央部分において回転子13が固定されている。また、軸方向において、回転軸14の両端部は、ハウジング11から突出しており、制御装置20とは反対側(図1において左側)の端部は、エンジンのクランク軸や車軸等に連結される。
The rotating
また、軸方向において、回転軸14の端部(制御装置20側の端部)は、制御装置20内に挿入されている。当該回転軸14の端部には、後述するブラシ80と接触し、ブラシ80から供給される直流電力を界磁巻線13bに供給するスリップリング14aが設けられている。スリップリング14aは、金属によって円筒状に形成されている。スリップリング14aは、回転軸14の外周面に絶縁体を介して固定される。そして、図示しない配線を介してスリップリング14aは、界磁巻線13bに接続されている。
Further, in the axial direction, the end of the rotating shaft 14 (the end on the
次に、制御装置20について説明する。前述したように、制御装置20は、モータ10のハウジング11の軸方向外側に固定されている。
Next, the
この制御装置20は、外部(例えばバッテリ)からの電力を変換し、モータ10に供給して駆動力を発生させる機能と、モータ10からの電力を変換して外部に電力を供給する機能を有する。そして、制御装置20は、収容ケース30と、ヒートシンク40と、パワーモジュール50と、電解コンデンサ60と、制御基板70と、ブラシ80等を備える。
The
図1に示すように、収容ケース30は、軸方向において、モータ10のハウジング11の端部に固定されている。収容ケース30は、樹脂製であり、有底筒状に形成されている。また、収容ケース30は、径方向において、少なくとも回転子13や固定子12の外径よりも大きく形成されており、軸方向におけるモータ10の端部を覆うように形成されている。
As shown in FIG. 1, the
収容ケース30は、ハウジング11側(モータ10側)に開口しており、その収容ケース30内にパワーモジュール50と、電解コンデンサ60と、制御基板70と、ブラシ80などが収容されている。
The
図1及び図2に示すように、収容ケース30の中央には、軸方向外側(反モータ10側)に突出する凸部31が設けられている。この凸部31には、回転軸14の端部が挿入される挿入凹部32が形成される。この挿入凹部32は、モータ10側に開口しており、その開口部から回転軸14の端部が挿入されるように構成されている。すなわち、挿入凹部32は、径方向において、回転軸14の直径よりも大きく形成されている。また、回転軸14の端部は、挿入凹部32内において回転可能となるように配置されている。収容ケース30には、回転軸14の径方向外側を覆う仕切り壁33が設けられている。仕切り壁33は、当該挿入凹部32の周壁に沿って設けられており、また、収容ケース30の底部から収容ケース30の開口部付近まで軸方向に延びるように設けられている。この仕切り壁33は、制御基板70が収容される領域34aと、回転軸14が挿入される領域34bとを仕切るように設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
回転軸14の先端部(制御装置20側の先端部)には、磁石91が配置されている。また、挿入凹部32の底部には、先端部に配置された磁石91と対向する回転センサが搭載された回転センサ基板92が固定されている。すなわち、回転センサ基板92は、軸方向において、回転軸14及び磁石91と重なる位置に配置されており、また、回転軸14の先端よりも外側(収容ケース30側)に配置されている。回転センサ基板92は、回転センサ及び磁石91を利用して回転軸14の回転角を検出可能に構成されている。検出された回転角に関する情報は、制御基板70に入力される。制御基板70のマイコンは、この回転角に関する情報を利用して、モータ10の制御などを行う。
A
図1及び図2に示すように、軸方向において、収容ケース30の外側(反モータ10側)にヒートシンク40が固定されている。図3に示すように、ヒートシンク40は、軸方向における収容ケース30の端面(外側の面)を覆うように、径方向に広がる平板状に形成されている。このヒートシンク40は、収容ケース30の端面(外側の面)の大きさよりも小さい。ヒートシンク40は、金属製である。また、ヒートシンク40は、ISG100を構成する部材のうち、軸方向において最も外側に配置されるものであり、外部に露出している。図2に示すように、ヒートシンク40は、収容ケース30に固定される基部41と、基部41を覆うように基部41に固定される蓋部42を有する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1に示すように、ヒートシンク40には、内部に冷媒(例えば水)が流通する流通路43が形成されている。詳しく説明すると、図2に示すように、基部41には、蓋部42側に開口する溝41aが形成されており、溝41aの開口部分を蓋部42により覆うことにより、流通路43が形成されている。なお、図4に示すように、溝41aの周りには、ゴム製のシール部材44が配置されている。シール部材44により、冷媒が基部41と蓋部42の間の隙間から漏れることを防止する。
As shown in FIG. 1, the
そして、図4に示すように、流通路43は、回転軸14の周りにおいて、回転軸14を避けて、U字状に設けられている。また、図1に示すように、流通路43は、径方向において、回転軸14と少なくとも一部が重なる位置に設けられている。つまり、回転軸14の周囲において冷媒が流通するように流通路43が設けられている。このため、軸方向においてISG100の長さを短くすることが可能となる。また、流通路43は、径方向において回転センサ基板92と重なる位置に配置されている。また、流通路43のほとんどの部分(より具体的には、流入口43a及び流出口43b付近以外の部分)は、軸方向において、電機子巻線12bと重ならない位置に配置されている。すなわち、流通路43のほとんどの部分は、電機子巻線12bよりも径方向内側に配置されている。
As shown in FIG. 4, the
また、基部41において収容ケース30側の面(側面部)には、軸方向に収容ケース30側(制御基板70側)に突出する突出部45が設けられている。ヒートシンク40が収容ケース30に固定される際、この突出部45は、収容ケース30の底部に設けられた、軸方向に貫通する貫通孔30a内に挿入される。この貫通孔30aは、制御基板70とヒートシンク40の間に設けられた孔部に相当する。
In addition, a
そして、突出部45は、収容ケース30内に突出部45の少なくとも一部(軸方向における先端部)が突出するように設けられている。また、突出部45は、軸方向において、流通路43と重なる位置に設けられている。また、収容ケース30の貫通孔30a及び突出部45は、複数設けられている。
The
図3に示すように、蓋部42には、流通路43と連通する流入口43a及び流出口43bが設けられている。流入口43aを介して冷媒が流通路43内に流入するように構成されており、流出口43bを介して冷媒が流通路43から流出するように構成されている。なお、冷媒は、例えば、水などであり、図示しないポンプなどにより、流通路43内を流通させることが可能に構成されている。また、ISG100が車両に設置された場合、少なくとも流出口43bは、流通路43よりも上方に配置される。また、ISG100が車両に設置された場合、流出口43bは、流入口43aよりも上方に配置される。このため、冷媒に気体(空気など)が混じった場合であっても、流通路43内に貯まることなく、流出口43bから気体が排出されることとなる。
As shown in FIG. 3, the
パワーモジュール50は、4個の電機子用スイッチング素子51が一体化された素子である。電機子用スイッチング素子51は、電機子巻線12bへの通電及び通電遮断を切り替える素子である。
The
本実施形態では、複数(本実施形態では、3つ)のパワーモジュール50によって、電力変換回路であるインバータ回路が構成される。インバータ回路は、外部から供給された直流電力を交流電力に変換して、電機子巻線12bに交流電力を供給する回路であり、かつ、電機子巻線12bから供給される交流電力を直流電力に変換して、外部に供給する回路である。
In the present embodiment, an inverter circuit that is a power conversion circuit is configured by a plurality (three in the present embodiment) of
2組の3相巻線である電機子巻線12bに対応させて、2組の3相インバータによってインバータ回路を構成している。また、3相インバータを6個の電機子用スイッチング素子51により構成している。すなわち、合計12個の電機子用スイッチング素子51を使用しており、パワーモジュール50は、4つの電機子用スイッチング素子51を一体化されることにより構成されている。そして、電機子用スイッチング素子51は、図示しないバスバーなどの配線などを介して電機子巻線12bに接続されている。
An inverter circuit is constituted by two sets of three-phase inverters corresponding to the armature windings 12b which are two sets of three-phase windings. Further, the three-phase inverter is composed of six
これらのパワーモジュール50は、ヒートシンク40に当接されている。より詳しくは、収容ケース30の底部に設けられた貫通孔30aを介して露出されているヒートシンク40に、パワーモジュール50が固定されている。その際、パワーモジュール50は、絶縁体52(絶縁性を有し、且つ、導熱性を有する接着剤や薄膜状の絶縁フィルム)を介してヒートシンク40に固定されている。
These
また、前述したように、ヒートシンク40の突出部45は、収容ケース30の底部に設けられた貫通孔30aを介して収容ケース30内に突出している。パワーモジュール50は、この突出部45の先端面に当接されている。したがって、パワーモジュール50を構成する電機子用スイッチング素子51は、軸方向において、流通路43と重なる位置に配置されることとなる。また、貫通孔30aは、軸方向において電機子用スイッチング素子51がヒートシンク40に当接される位置と重なる位置に設けられていることとなる。
Further, as described above, the
また、径方向において、パワーモジュール50は、回転軸14と重なる位置に配置されている。つまり、パワーモジュール50は、回転軸14の径方向外側に配置されている。これにより、ISG100の軸長を短くすることが可能となる。また、パワーモジュール50は、軸方向において、収容ケース30の底部付近に配置されており、モータ10とヒートシンク40の間に配置されている。
Further, in the radial direction, the
電解コンデンサ60は、モータ10の交流電力に基づき、インバータ回路により変換(整流)された直流電流を平滑するコンデンサである。電解コンデンサ60は、パワーモジュール50と同様に、ヒートシンク40に固定される。
The
すなわち、電解コンデンサ60は、収容ケース30の底部に設けられた貫通孔30aを介して露出されているヒートシンク40(の突出部45)に、固定されている。その際、電解コンデンサ60は、絶縁体52を介してヒートシンク40に固定されている。したがって、電解コンデンサ60は、軸方向において、流通路43と重なる位置に配置されることとなる。
That is, the
また、径方向において、電解コンデンサ60は、回転軸14と重なる位置に配置されている。つまり、電解コンデンサ60は、回転軸14及び電機子用スイッチング素子51の径方向外側に配置されている。これにより、ISG100の軸長を短くすることが可能となる。また、電解コンデンサ60は、軸方向において、収容ケース30の底部に配置されており、モータ10とヒートシンク40の間に配置されている。
In the radial direction, the
次に、制御基板70について説明する。制御基板70は、環状の平板となっている。制御基板70は、収容ケース30に収容及び保持されており、収容ケース30の底部から軸方向に所定距離離れて配置されている。また、制御基板70は、その平面が、収容ケース30の底面と平行となるように、すなわち、径方向に沿って平面が配置されるように、収容ケース30内に収容される。
Next, the
この制御基板70には、複数の制御素子が搭載されている。例えば、界磁巻線13bへの直流電力を供給又は供給遮断を切り替える界磁用スイッチング素子71が搭載されている。また、各種スイッチング素子を制御するマイコン、ROM、RAMなどが搭載されている。制御基板70は、図示しないバスバーなどの配線を介して、電機子用スイッチング素子51や電解コンデンサ60等と接続されている。マイコンは、電機子用スイッチング素子51を利用して、電機子巻線12bの通電制御を行う。
A plurality of control elements are mounted on the
制御基板70は、その内周よりも内側に、回転軸14及び収容ケース30の挿入凹部32が配置されている。つまり、制御基板70は、回転軸14及び挿入凹部32の径方向外側に配置されている。その際、制御基板70は、仕切り壁33により、挿入凹部32と仕切られている。そして、制御基板70は、径方向において、回転軸14と重なる位置に配置されている。
In the
ところで、モータ10は、駆動する際、電機子巻線12bや、界磁巻線13bに電流が流れ、それに伴い発熱する。モータ10の発熱の影響を受けると、ヒートシンク40が温められ、冷却効果が低下する可能性がある。
By the way, when the
そこで、制御基板70は、モータ10とヒートシンク40との間に配置されるようにした。すなわち、軸方向において、ヒートシンク40は、制御基板70を挟んで、モータ10の反対側に配置されるようにした。これにより、モータ10が発熱した場合であっても、制御基板70によりその発熱がヒートシンク40へ伝わりにくくなり、ヒートシンク40の冷却性能が低下することが抑制される。
Therefore, the
また、軸方向において、制御基板70は、収容ケース30の貫通孔30aと重なる位置に配置されている。すなわち、貫通孔30aを覆うように制御基板70が配置されている。これにより、軸方向において、貫通孔30aは、制御基板70を挟んで、モータ10の反対側に配置されていることとなる。このため、ヒートシンク40は、貫通孔30aを介して、モータ10による発熱の影響を直接受けることを抑制することができる。つまり、モータ10が発熱した場合であっても、制御基板70によりその発熱がヒートシンク40へ伝わりにくくなる。その一方で、ヒートシンク40は、貫通孔30aを介して、電機子用スイッチング素子51と直接当接することが可能となり、電機子用スイッチング素子51に対する冷却効果が向上する。
Further, in the axial direction, the
さらに言えば、軸方向において、貫通孔30a及び電機子用スイッチング素子51は、電機子巻線12bと重ならない位置に配置されている。より具体的には、径方向において貫通孔30a及び電機子用スイッチング素子51は、電機子巻線12bよりも内側に配置されている。これにより、このため、ヒートシンク40は、貫通孔30aを介して、発熱量の多い電機子巻線12bから、発熱の影響を受けることを抑制することができる。つまり、電機子巻線12bが発熱した場合であっても、制御基板70によりその発熱がヒートシンク40へ伝わりにくくなる。また、軸方向において、貫通孔30a及び電機子用スイッチング素子51は、電機子巻線12bと重なる位置に配置される場合と比較して、距離を長くすることができ、発熱がヒートシンク40へより伝わりにくくなる。
Furthermore, in the axial direction, the through
また、流通路43のほとんどの部分は、軸方向において、電機子巻線12bと重ならない位置に配置されている。このため、重なる位置に配置されている場合と比較して、電機子巻線12bと流通路43との間の距離が長くなる。したがって、流通路43に流れる冷媒が、電機子巻線12bから、その発熱の影響を受けることを抑制することができる。
Further, most of the
また、制御基板70に搭載されている制御素子の一部(例えば、界磁用スイッチング素子71やマイコン)は、ヒートシンク40の突出部45のうち、一部の突出部45と絶縁体52を介して接触するように構成されている。すなわち、突出部45の中には、電機子用スイッチング素子51と当接する第1突出部45aと比較して、軸方向における長さが長くなっている第2突出部45bが設けられており、当該第2突出部45bが、制御基板70に当接する。本実施形態では、制御基板70の界磁用スイッチング素子71に第2突出部45bが当接する。
In addition, a part of the control elements (for example, the
これにより、制御基板70は、電機子用スイッチング素子51や電解コンデンサ60と、軸方向において所定距離離れて配置されることが可能となり、電機子用スイッチング素子51等による発熱の影響が抑制される。それと共に、制御基板70をヒートシンク40に直接当接させることにより、冷却効果が向上する。
Thereby, the
また、制御基板70は、軸方向において、電機子用スイッチング素子51と重なる位置に配置されている。また、軸方向において、制御基板70は、電解コンデンサ60と重なる位置に配置されている。このため、モータ10が発熱した場合であっても、制御基板70によりその発熱が電機子用スイッチング素子51へ伝わりにくくなる。
Further, the
また、収容ケース30内には、パワーモジュール50や、制御基板70などが収容された状態で、絶縁性の樹脂材が領域34a(制御基板70が収容される領域)に充填されることにより、樹脂層35が設けられている。この樹脂層35は、モータ10と、ヒートシンク40との間に配置されることとなる。このため、モータ10が発熱した場合であっても、樹脂層35によりその発熱がヒートシンク40へ伝わりにくくなり、ヒートシンク40の冷却性能が低下することが抑制される。
In addition, the
次にブラシ80について説明する。ブラシ80は、挿入凹部32内に収容されている。ブラシ80は、スリップリング14aの外周と接触するブラシ部80aと、ブラシ部80aを保持するホルダ部80bを備える。ブラシ部80aは、スリップリング14aの外周と接触し、且つ、摺動可能となるようにホルダ部80bにより固定されている。また、ブラシ80は、径方向において、少なくともその一部が制御基板70と重なる位置となるように収容ケース30内において配置される。
Next, the
そして、ブラシ80は、図示しない配線を介して制御基板70と接続されており、制御基板70から電力が供給されるように構成されている。そして、ブラシ80は、スリップリング14aを介して当該電力を界磁巻線13bに供給可能に構成されていれる。これにより、ブラシ80は、径方向において、少なくともその一部が制御基板70と重ならない位置に配置される場合と比較して、制御基板70とブラシ80との間における配線の長さが短くなる。
The
次に、モータ10を駆動させる場合における動作について説明する。
Next, the operation when the
車両のイグニッションスイッチがオン状態となるなど、電源システムが稼働状態となった場合、外部(バッテリなど)から制御基板70に直流電力が供給される。この直流電力に基づき、制御基板70に搭載されたマイコンなどが駆動し、外部からの指令に基づき、制御を開始する。
When the power supply system is in an operating state such as when an ignition switch of the vehicle is turned on, DC power is supplied to the
そして、制御基板70のマイコンは、モータ10を駆動させる場合、界磁用スイッチング素子71を利用して、外部から供給された直流電力をブラシ80及びスリップリング14aを介して、界磁巻線13bに供給する。それと共に、マイコンは、電機子用スイッチング素子51(つまり、インバータ回路)を利用して供給された直流電流を交流電力に変換し、電機子巻線12bに供給する。これにより、モータ10の駆動が開始される。
When the microcomputer of the
モータ10の開始時において、電機子用スイッチング素子51等には電流が流れ、発熱することとなる。しかしながら、電機子用スイッチング素子51等は、ヒートシンク40によって冷却される。その際、ヒートシンク40及び流通路43の冷媒も温められることとなるが、冷媒を流通させることにより、冷却性能が低下することが抑制される。なお、回転子13が十分に回転していない場合であっても、冷媒を流通させることにより、冷却性能が低下することが抑制される。
At the start of the
また、モータ10の駆動時において、電機子巻線12b及び界磁巻線13bに、電流が流れ、発熱することとなる。しかしながら、モータ10とヒートシンク40の間には、制御基板70や樹脂層35が少なくとも介在されている。このため、モータ10が発熱した場合であっても、ヒートシンク40においては、その影響が抑制される。
Further, when the
また、回転子13が回転する場合、ファン13cにより、空気がISG100と外部と内部の間で循環し、電機子巻線12b及び界磁巻線13bが冷却され、モータ10の温度上昇が抑えられる。
Further, when the
次に、モータ10により発電が行わる場合について説明する。
Next, a case where power generation is performed by the
制御基板70のマイコンは、モータ10により発電を行わせる場合、界磁用スイッチング素子71を利用して、外部から供給された直流電力をブラシ80及びスリップリング14aを介して、界磁巻線13bに供給する。そして、エンジンなどの駆動力を受けて回転軸14が回転されると、電機子巻線12bにおいて電力が発生し、電機子巻線12bから交流電力が制御基板70に供給される。マイコンは、電機子用スイッチング素子51(インバータ回路)を利用して供給された交流電力を直流電力に変換し、外部に供給する。
When the microcomputer of the
モータ10の発電中、電機子用スイッチング素子51等には電流が流れ、発熱することとなる。しかしながら、電機子用スイッチング素子51等は、ヒートシンク40によって冷却される。その際、ヒートシンク40及び流通路43の冷媒も温められることとなるが、冷媒を流通させることにより、冷却性能が低下することが抑制される。
During the power generation of the
また、モータ10の発電中、電機子巻線12b及び界磁巻線13bには、電流が流れ、発熱することとなる。しかしながら、モータ10とヒートシンク40の間には、制御基板70や樹脂層35が少なくとも介在されている。このため、モータ10が発熱した場合であっても、ヒートシンク40においては、その影響が抑制される。
Further, during the power generation of the
また、駆動力により、回転子13と共にファン13cが回転する。このため、空気がISG100と外部と内部の間で循環し、電機子巻線12b及び界磁巻線13bが冷却され、モータ10の温度上昇が抑えられる。
Further, the
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏する。 According to this embodiment described above, the following effects are obtained.
ヒートシンク40は、内部に冷媒が流通する流通路43を有する。このため、電機子用スイッチング素子51等の発熱量が大きくなり、ヒートシンク40及び流通路43の冷媒が温められたとしても、冷媒を流通させることにより冷却性能を低下させることなく、放熱させることができる。
The
そして、軸方向において、ヒートシンク40は、制御基板70を挟んで、モータ10の反対側に配置される。このため、モータ10が備える電機子巻線12bに電流が流れ、モータ10が発熱しても、その発熱の影響を抑えることができる。このように状況が変化しても、冷却性能が低下することを抑制し、電機子用スイッチング素子51を安定的に放熱させることができる。
In the axial direction, the
ヒートシンク40は、軸方向において、収容ケース30を挟んで、制御基板70の反対側に配置される。これにより、軸方向において、制御基板70及び収容ケース30を挟んでヒートシンク40が配置されるため、モータ10による発熱の影響をより抑えることができる。
The
電機子用スイッチング素子51は、貫通孔30aを介して露出されているヒートシンク40に当接されているため、例えば、収容ケース30等を介在させて間接的に接触させる場合と比較して、冷却効果を向上させることができる。それと共に、軸方向において、貫通孔30aとモータ10との間に、制御基板70を介在させている。このため、冷却効果を向上させつつ、モータ10の発熱によるヒートシンク40への影響を抑制することができる。
Since the
電機子用スイッチング素子51は、ヒートシンク40のモータ10側の面に当接されており、且つ、軸方向において、ヒートシンク40の流通路43の位置と重なる位置に配置されている。これにより、重ならないように配置する場合と比較して、流通路43と電機子用スイッチング素子51との間の距離を短くして、冷却効果を向上させることができる。
The
また、電機子用スイッチング素子51及び貫通孔30aは、軸方向において、電機子巻線12bの位置と重ならない位置に配置されている。このため、発熱量の多い電機子巻線12bから貫通孔30aまでの距離は、重なる位置に配置される場合と比較して短くすることができ、電機子巻線12bからの発熱の影響を抑制することができる。
Further, the
収容ケース30内において樹脂が充填されることにより、制御基板70は、樹脂によって覆われる。このため、モータ10からの発熱の影響を受けにくくすることができる。それと同時に、防水することができ、ヒートシンク40に流れる冷媒などが漏れたとしても、故障することを抑制できる。また、樹脂層35により、モータ10が発熱しても、その影響がヒートシンク40に伝わることを抑制し、冷却性能が低下することを抑制できる。
By filling the
界磁巻線13bに対して給電を行うブラシ80は、回転軸14の径方向において、少なくとも一部分が制御基板70と重なる位置に配置される。これにより、制御基板70と、ブラシ80との距離を短くすることができる。このため、配線抵抗による損失を少なくし、発熱を抑えることができる。また、軸長を短く抑えることができる。
The
回転軸14の両端部のうち、制御装置20側の端部に磁石91を備えるとともに、当該磁石91に対向する回転センサが搭載される回転センサ基板92を備える。この回転センサとしては、例えばホール素子を内蔵した磁気センサICが用いられる。このようなホール素子の磁気感度(特性)は温度によって変化するため、マイコンは温度特性を考慮して所定周期ごとに補正処理を実行することが一般的である。しかしながら、上記構成によれば、回転センサ基板92が電機子用スイッチング素子51と離間しているため、回転センサ基板92は、電機子用スイッチング素子51による発熱の影響を受けにくくなる。したがって、温度特性の補正処理の周期を長くしてマイコンの処理負荷を低減することができる。
A
制御基板70は、ヒートシンク40の第2突出部45bに当接されている。これにより、制御基板70を効率的に放熱できる。また、電機子用スイッチング素子51と制御基板70とを離間させて配置したとしても、制御基板70をヒートシンク40に当接させることができる。このため、電機子用スイッチング素子51の発熱による制御基板70への影響を抑えることができる。
The
制御基板70の界磁用スイッチング素子71がヒートシンク40の第2突出部45bに当接されている。発熱しやすい界磁用スイッチング素子71を放熱させることにより、制御基板70全体に影響を与えることを防止できる。
The
電解コンデンサ60は、電機子用スイッチング素子51と同様に、ヒートシンク40に当接されている。これにより、ヒートシンク40が電解コンデンサ60から熱を受け取っても、冷媒を流通させることにより、冷却性能を維持することができる。したがって、制御基板70への影響を少なくしつつ、電解コンデンサ60を効率的に放熱できる。
Similarly to the
ISG100が車両に配置される場合、車両の上下方向において流出口43bは、流通路43よりも上方に配置される。また、流出口43bは、流入口43aよりも上方に配置される。これにより、流通路43内に気体(空気等)が混入しても、気体を抜くことができる。すなわち、冷媒の中に気体が混入した場合であっても、その浮力により、自動的に流出口43bから期待を排出することが可能であり、気体が溜まることにより冷却性能が低下することを防止できる。
When the
回転軸14は、径方向において、制御基板70及び流通路43と重なるように配置されている。このため、軸方向におけるISG100の長さを短くすることができる。
The rotating
軸方向において、流通路43は、電機子巻線12bと重ならない位置に配置されている。このため、重なる位置に配置される場合と比較して、電機子巻線12bから流通路43までの距離を長くすることができる。つまり、流通路43は、発熱量の多い電機子巻線12bからの影響を受けることを抑えることができる。
In the axial direction, the
(他の実施形態)
本発明は、上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施してもよい。なお、以下では、各実施形態で互いに同一又は均等である部分には同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiment, and may be implemented as follows, for example. In the following, parts that are the same or equivalent to each other in the respective embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description of the same reference numerals is used.
上記実施形態では、ランデル式回転子に2組の3相Y結線のモータ10を用いて説明したが、モータ10の構成はこれに限らない。すなわち、一般的なモータに上記制御装置20を一体的に固定した回転電機であれば、同様の効果を得ることができる。
In the said embodiment, although demonstrated using 2 sets of
上記実施形態では、流通路43は、全てのパワーモジュール50と軸方向において重なるように配置されていた。この別例として流通路43を分岐、又は複数設けてもよい。そして、各流通路43は、軸方向において、いずれかのパワーモジュール50と重なるように配置してもよい。
In the above embodiment, the
例えば、図5に示すように、一方の流通路101aには、破線で示すように2つのパワーモジュール(電機子用スイッチング素子102a,102b)が配置され、他方の流通路101bには、1つのパワーモジュール(電機子用スイッチング素子102c)が配置されるようにしてもよい。この場合、例えば、1つの流通路43上にすべての電機子用スイッチング素子51が配置されている場合と異なり、流通路101a,101bの上流と、下流において冷媒の温度差を小さくすることができる。すなわち、各電機子用スイッチング素子51を均等に冷却しやすくなる。
For example, as shown in FIG. 5, two power modules (
上記実施形態において、ヒートシンク40には、流通路43の周りに通風路201が設けられていてもよい。例えば、図6に示すように、軸方向においてヒートシンク40及び収容ケース30を貫通するように通風路201を設けてもよい。すなわち、回転軸14と、制御基板70との間において通風路201が設けられている。この通風路201は、円弧状に設けられている。また、蓋部42の外側の面(軸方向において反モータ10側の面)には、複数のフィン202が軸方向に沿って立設されている。フィン202は、軸方向において流通路43と重なる位置に配置されており、空気が径方向(矢印の方向)に沿って流通するように径方向に沿って延びるように形成されている。
In the above embodiment, the
このように通風路201をヒートシンク40に設けることにより、通風路201に空気が流れ、ヒートシンク40を冷却することができる。また、同時に、制御基板70や電機子用スイッチング素子51を冷却することが可能となる。また、回転子13と共にファン13cが回転することにより、通風路201を介して空気を流通させることができる。その際、軸方向に沿って制御装置20内を通過するように空気を流通させることができる。これにより、冷却効果を向上させることができる。さらには、フィン202により、流通路43の周りにおいて空気を流通させて、ヒートシンク40や流通路43を流通する冷媒を冷却することができ、冷却効果を向上させることができる。
By providing the
上記実施形態において、流通路43は、電機子巻線12bと重なる位置に配置されていてもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態において、流出口43bを流入口43aよりも上方に配置されるように構成したが、流通路43内に気体が留まったとしても電機子用スイッチング素子51の冷却に関して影響が少ないのであれば、下方に配置されていてもよい。この場合において、流入口43aは、流通路43よりも上方に配置されることが望ましい。
In the above embodiment, the
上記実施形態において、流通路43内に気体が留まったとしても電機子用スイッチング素子51の冷却に関して影響が少ないのであれば、流出口43bが流通路43よりも下方に配置されていてもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態において、モータ10を冷却するモータ用ヒートシンク301を備えてもよい。例えば、図7に示すように、モータ10の径方向外周を覆う円環状のモータ用ヒートシンク301を備えてもよい。これにより、モータ10を放熱させることができる。モータ用ヒートシンク301は、内部に冷媒が流通する流通路302を備えている。この流通路302は、モータ10(より詳しくはハウジング11)の径方向外周を取り囲むように設けられている。これにより、モータ10を放熱させる際、モータ用ヒートシンク301が温められても、冷媒を流通させることにより、冷却性能が低下することを抑制できる。また、流通路302には、冷媒が流入する流入口303と、冷媒が流出する流出口304が設けられている。車両にISG100が設置された場合、流出口304は、流入口303よりも上方に配置される。
In the above embodiment, a
上記実施形態において、収容ケース30に貫通孔30aを設けたが、設けなくてもよい。この場合、例えば、収容ケース30の底部を介してヒートシンク40に電機子用スイッチング素子51等を当接させればよい。
In the above embodiment, the through
上記実施形態において、電機子用スイッチング素子51を軸方向において、流通路43の位置と重なるように設けたが、重なる位置でなくてもよい。また、流通路43は、軸方向において、電機子巻線12bと全く重ならない位置に配置されていてもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態において、基部41から突出する突出部45を設けたが、設けなくてもよい。また、第1突出部45aと、第2突出部45bのうちいずれか一方だけ設けてもよい。
In the above-described embodiment, the projecting
上記実施形態において、収容ケース30内に樹脂を充填して、樹脂層35を設けたが設けなくてもよい。
In the above-described embodiment, the resin is filled in the
上記実施形態において、径方向において、ブラシ80は、制御基板70と重なる位置に配置されたが、重なる位置に配置されていなくてもよい。
In the above-described embodiment, the
10…モータ、12…固定子、13…回転子、13b…界磁巻線、14…回転軸、20…制御装置、40…ヒートシンク、43,101a,101b…流通路、51,102a〜102c…電機子用スイッチング素子、70…制御基板、100…ISG。
DESCRIPTION OF
Claims (22)
前記制御部は、
前記電機子巻線への通電及び通電遮断を切り替える電機子用スイッチング素子(51,102a〜102c)と、
前記電機子用スイッチング素子を利用して、前記電機子巻線の通電制御を行う制御基板(70)と、
内部に冷媒が流通する流通路(43,101a,101b)を有し、前記電機子用スイッチング素子を冷却するヒートシンク(40)と、
前記電機子用スイッチング素子と前記制御基板とを少なくとも収容する収容ケース(30)と、を備え、
前記回転子が固定される回転軸(14)の軸方向において、前記ヒートシンクは、前記制御基板を挟んで、前記電動部の反対側に配置されるとともに、前記ヒートシンクは、前記軸方向において、前記収容ケースを挟んで、前記制御基板の反対側に配置される回転電機。 An electric part (10) having an armature winding (12b) provided on the stator (12) and a field winding (13b) provided on the rotor (13), and the electric part integrated with the electric part. A rotary electric machine (100) comprising a control unit (20) for controlling the unit,
The controller is
An armature switching element (51, 102a to 102c) for switching between energization and de-energization of the armature winding;
A control board (70) for performing energization control of the armature winding using the armature switching element;
A heat sink (40) having a flow passage (43, 101a, 101b) through which a refrigerant flows, and cooling the armature switching element;
A housing case (30) for housing at least the armature switching element and the control board ;
In the axial direction of the rotating shaft (14) to which the rotor is fixed, the heat sink is disposed on the opposite side of the electric part across the control board, and the heat sink is A rotating electrical machine disposed on the opposite side of the control board across a housing case .
前記収容ケースには、前記制御基板と前記ヒートシンクとの間に孔部(30a)が設けられており、
前記孔部は、前記軸方向において、前記電機子用スイッチング素子が前記ヒートシンクに当接される位置と重なる位置に設けられている請求項1に記載の回転電機。 In the heat sink, the switching element for armature is in contact with the side surface portion on the control board side,
The housing case is provided with a hole (30a) between the control board and the heat sink,
2. The rotating electrical machine according to claim 1 , wherein the hole portion is provided at a position overlapping with a position where the armature switching element is in contact with the heat sink in the axial direction.
前記制御部は、The controller is
前記電機子巻線への通電及び通電遮断を切り替える電機子用スイッチング素子(51,102a〜102c)と、An armature switching element (51, 102a to 102c) for switching between energization and de-energization of the armature winding;
前記電機子用スイッチング素子を利用して、前記電機子巻線の通電制御を行う制御基板(70)と、A control board (70) for performing energization control of the armature winding using the armature switching element;
内部に冷媒が流通する流通路(43,101a,101b)を有し、前記電機子用スイッチング素子を冷却するヒートシンク(40)と、を備え、A heat sink (40) having a flow passage (43, 101a, 101b) through which a refrigerant flows inside, and cooling the armature switching element,
前記回転子が固定される回転軸(14)の軸方向において、前記ヒートシンクは、前記制御基板を挟んで、前記電動部の反対側に配置され、In the axial direction of the rotating shaft (14) to which the rotor is fixed, the heat sink is disposed on the opposite side of the electric part with the control board interposed therebetween,
前記流通路は、前記軸方向において、前記電機子巻線と重ならない位置に配置されている回転電機。The flow path is a rotating electrical machine that is disposed at a position that does not overlap the armature winding in the axial direction.
前記制御部は、
前記電機子巻線への通電及び通電遮断を切り替える電機子用スイッチング素子(51,102a〜102c)と、
前記電機子用スイッチング素子を利用して、前記電機子巻線の通電制御を行う制御基板(70)と、
内部に冷媒が流通する流通路(43,101a,101b)を有し、前記電機子用スイッチング素子を冷却するヒートシンク(40)と、を備え、
前記回転子が固定される回転軸(14)の軸方向において、前記ヒートシンクは、前記制御基板を挟んで、前記電動部の反対側に配置され、
前記回転軸の径方向において、少なくとも一部分が前記制御基板と重なる位置に配置され、前記界磁巻線に対して給電を行うブラシ(80)を備える回転電機。 An electric part (10) having an armature winding (12b) provided on the stator (12) and a field winding (13b) provided on the rotor (13), and the electric part integrated with the electric part. A rotary electric machine (100) comprising a control unit (20) for controlling the unit,
The controller is
An armature switching element (51, 102a to 102c) for switching between energization and de-energization of the armature winding;
A control board (70) for performing energization control of the armature winding using the armature switching element;
A heat sink (40) having a flow path (43, 101a, 101b) through which a refrigerant flows inside and cooling the armature switching element,
In the axial direction of the rotating shaft (14) to which the rotor is fixed, the heat sink is disposed on the opposite side of the electric part with the control board interposed therebetween,
In the radial direction of the rotating shaft is disposed at least partially overlaps the control board position, rotating electric machine including a brush (80) for supplying power to said field winding.
前記制御部は、当該磁石に対向する回転センサが搭載され、且つ、前記軸方向において前記電機子用スイッチング素子と離間して配置される回転センサ基板(92)を備える請求項1〜9のうちいずれか1項に記載の回転電機。 The electric unit includes a magnet (91) at an end on the control unit side of both ends of the rotating shaft,
Wherein, rotation sensor facing the magnet is mounted, and, of claims 1-9 comprising a rotation sensor substrate (92) which is disposed apart from the armature switching element in the axial direction The rotating electrical machine according to any one of claims.
前記制御部は、
前記電機子巻線への通電及び通電遮断を切り替える電機子用スイッチング素子(51,102a〜102c)と、
前記電機子用スイッチング素子を利用して、前記電機子巻線の通電制御を行う制御基板(70)と、
内部に冷媒が流通する流通路(43,101a,101b)を有し、前記電機子用スイッチング素子を冷却するヒートシンク(40)と、を備え、
前記回転子が固定される回転軸(14)の軸方向において、前記ヒートシンクは、前記制御基板を挟んで、前記電動部の反対側に配置され、
前記電動部は、前記回転軸の両端部のうち、前記制御部側の端部に磁石(91)を備え、
前記制御部は、当該磁石に対向する回転センサが搭載され、且つ、前記軸方向において前記電機子用スイッチング素子と離間して配置される回転センサ基板(92)を備える回転電機。 An electric part (10) having an armature winding (12b) provided on the stator (12) and a field winding (13b) provided on the rotor (13), and the electric part integrated with the electric part. A rotary electric machine (100) comprising a control unit (20) for controlling the unit,
The controller is
An armature switching element (51, 102a to 102c) for switching between energization and de-energization of the armature winding;
A control board (70) for performing energization control of the armature winding using the armature switching element;
A heat sink (40) having a flow path (43, 101a, 101b) through which a refrigerant flows inside and cooling the armature switching element,
In the axial direction of the rotating shaft (14) to which the rotor is fixed, the heat sink is disposed on the opposite side of the electric part with the control board interposed therebetween,
The electric unit includes a magnet (91) at an end on the control unit side of both ends of the rotating shaft,
The control unit includes a rotation sensor board (92) on which a rotation sensor facing the magnet is mounted, and a rotation sensor substrate (92) that is disposed apart from the armature switching element in the axial direction .
前記制御基板は、前記突出部に当接されている請求項1〜11のうちいずれか1項に記載の回転電機。 The heat sink has a protrusion (45) protruding toward the control board in the axial direction,
The control board, electric rotating machine according to any one of claims 1 to 11 which is in contact with the projecting portion.
前記制御部は、
前記電機子巻線への通電及び通電遮断を切り替える電機子用スイッチング素子(51,102a〜102c)と、
前記電機子用スイッチング素子を利用して、前記電機子巻線の通電制御を行う制御基板(70)と、
内部に冷媒が流通する流通路(43,101a,101b)を有し、前記電機子用スイッチング素子を冷却するヒートシンク(40)と、を備え、
前記回転子が固定される回転軸(14)の軸方向において、前記ヒートシンクは、前記制御基板を挟んで、前記電動部の反対側に配置され、
前記ヒートシンクは、前記軸方向において、前記制御基板側に突出する突出部(45)を有し、
前記制御基板は、前記突出部に当接されている回転電機。 An electric part (10) having an armature winding (12b) provided on the stator (12) and a field winding (13b) provided on the rotor (13), and the electric part integrated with the electric part. A rotary electric machine (100) comprising a control unit (20) for controlling the unit,
The controller is
An armature switching element (51, 102a to 102c) for switching between energization and de-energization of the armature winding;
A control board (70) for performing energization control of the armature winding using the armature switching element;
A heat sink (40) having a flow path (43, 101a, 101b) through which a refrigerant flows inside and cooling the armature switching element,
In the axial direction of the rotating shaft (14) to which the rotor is fixed, the heat sink is disposed on the opposite side of the electric part with the control board interposed therebetween,
The heat sink has a protrusion (45) protruding toward the control board in the axial direction,
The control board is a rotating electrical machine in contact with the protruding portion .
前記電解コンデンサは、前記ヒートシンクに当接されている請求項1〜14のうちいずれか1項に記載の回転電機。 An electrolytic capacitor (60) for smoothing a direct current rectified by the armature switching element;
The electrolytic capacitors, electric rotating machine according to any one of claims 1-14 which is in contact with the heat sink.
前記制御部は、
前記電機子巻線への通電及び通電遮断を切り替える電機子用スイッチング素子(51,102a〜102c)と、
前記電機子用スイッチング素子を利用して、前記電機子巻線の通電制御を行う制御基板(70)と、
内部に冷媒が流通する流通路(43,101a,101b)を有し、前記電機子用スイッチング素子を冷却するヒートシンク(40)と、を備え、
前記回転子が固定される回転軸(14)の軸方向において、前記ヒートシンクは、前記制御基板を挟んで、前記電動部の反対側に配置され、
前記電機子用スイッチング素子によって整流された直流電流を平滑する電解コンデンサ(60)を備え、
前記電解コンデンサは、前記ヒートシンクに当接されている回転電機。 An electric part (10) having an armature winding (12b) provided on the stator (12) and a field winding (13b) provided on the rotor (13), and the electric part integrated with the electric part. A rotary electric machine (100) comprising a control unit (20) for controlling the unit,
The controller is
An armature switching element (51, 102a to 102c) for switching between energization and de-energization of the armature winding;
A control board (70) for performing energization control of the armature winding using the armature switching element;
A heat sink (40) having a flow path (43, 101a, 101b) through which a refrigerant flows inside and cooling the armature switching element,
In the axial direction of the rotating shaft (14) to which the rotor is fixed, the heat sink is disposed on the opposite side of the electric part with the control board interposed therebetween,
An electrolytic capacitor (60) for smoothing a direct current rectified by the armature switching element;
The electrolytic capacitor is a rotating electrical machine in contact with the heat sink .
前記各流通路は、前記軸方向において前記電機子用スイッチング素子のいずれかと重なる位置に配置されている請求項1〜16のうちいずれか1項に記載の回転電機。 A plurality of the armature switching elements and the flow passages are provided,
The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 16 , wherein each of the flow passages is disposed at a position overlapping with any one of the armature switching elements in the axial direction.
前記制御部は、
前記電機子巻線への通電及び通電遮断を切り替える電機子用スイッチング素子(51,102a〜102c)と、
前記電機子用スイッチング素子を利用して、前記電機子巻線の通電制御を行う制御基板(70)と、
内部に冷媒が流通する流通路(43,101a,101b)を有し、前記電機子用スイッチング素子を冷却するヒートシンク(40)と、を備え、
前記回転子が固定される回転軸(14)の軸方向において、前記ヒートシンクは、前記制御基板を挟んで、前記電動部の反対側に配置され、
前記電機子用スイッチング素子及び前記流通路は、それぞれ複数設けられ、
前記各流通路は、前記軸方向において前記電機子用スイッチング素子のいずれかと重なる位置に配置されている回転電機。 An electric part (10) having an armature winding (12b) provided on the stator (12) and a field winding (13b) provided on the rotor (13), and the electric part integrated with the electric part. A rotary electric machine (100) comprising a control unit (20) for controlling the unit,
The controller is
An armature switching element (51, 102a to 102c) for switching between energization and de-energization of the armature winding;
A control board (70) for performing energization control of the armature winding using the armature switching element;
A heat sink (40) having a flow path (43, 101a, 101b) through which a refrigerant flows inside and cooling the armature switching element,
In the axial direction of the rotating shaft (14) to which the rotor is fixed, the heat sink is disposed on the opposite side of the electric part with the control board interposed therebetween,
A plurality of the armature switching elements and the flow passages are provided,
Each said flow path is a rotary electric machine arrange | positioned in the position which overlaps with either of the said switching elements for armatures in the said axial direction .
前記制御部は、
前記電機子巻線への通電及び通電遮断を切り替える電機子用スイッチング素子(51,102a〜102c)と、
前記電機子用スイッチング素子を利用して、前記電機子巻線の通電制御を行う制御基板(70)と、
内部に冷媒が流通する流通路(43,101a,101b)を有し、前記電機子用スイッチング素子を冷却するヒートシンク(40)と、を備え、
前記回転子が固定される回転軸(14)の軸方向において、前記ヒートシンクは、前記制御基板を挟んで、前記電動部の反対側に配置され、
前記ヒートシンクには、前記流通路の周りに通風路(201)が設けられている回転電機。 An electric part (10) having an armature winding (12b) provided on the stator (12) and a field winding (13b) provided on the rotor (13), and the electric part integrated with the electric part. A rotary electric machine (100) comprising a control unit (20) for controlling the unit,
The controller is
An armature switching element (51, 102a to 102c) for switching between energization and de-energization of the armature winding;
A control board (70) for performing energization control of the armature winding using the armature switching element;
A heat sink (40) having a flow path (43, 101a, 101b) through which a refrigerant flows inside and cooling the armature switching element,
In the axial direction of the rotating shaft (14) to which the rotor is fixed, the heat sink is disposed on the opposite side of the electric part with the control board interposed therebetween,
A rotating electrical machine in which the heat sink is provided with a ventilation path (201) around the flow path .
車両に配置される場合、前記車両の上下方向において前記流出口は、前記流入口よりも上方に配置されるとともに、前記流通路よりも上方に配置される請求項1〜20のうちいずれか1項に記載の回転電機。 The heat sink is provided with an inflow port (43a) and an outflow port (43b) of the flow path, and the refrigerant flowing in from the flow path flows through the flow path and flows out from the outflow port. Configured to
When placed in a vehicle, the outlet port in the vertical direction of the vehicle, while being disposed above the inlet, one of claims 1 to 20, which is disposed above the flow passage 1 The rotating electrical machine according to the item.
前記制御部は、
前記電機子巻線への通電及び通電遮断を切り替える電機子用スイッチング素子(51,102a〜102c)と、
前記電機子用スイッチング素子を利用して、前記電機子巻線の通電制御を行う制御基板(70)と、
内部に冷媒が流通する流通路(43,101a,101b)を有し、前記電機子用スイッチング素子を冷却するヒートシンク(40)と、を備え、
前記回転子が固定される回転軸(14)の軸方向において、前記ヒートシンクは、前記制御基板を挟んで、前記電動部の反対側に配置され、
前記ヒートシンクには、前記流通路の流入口(43a)及び流出口(43b)が設けられており、当該流入口から流入した冷媒が、前記流通路内を流通して、当該流出口から流出されるように構成されており、
車両に配置される場合、前記車両の上下方向において前記流出口は、前記流入口よりも上方に配置されるとともに、前記流通路よりも上方に配置される回転電機。 An electric part (10) having an armature winding (12b) provided on the stator (12) and a field winding (13b) provided on the rotor (13), and the electric part integrated with the electric part. A rotary electric machine (100) comprising a control unit (20) for controlling the unit,
The controller is
An armature switching element (51, 102a to 102c) for switching between energization and de-energization of the armature winding;
A control board (70) for performing energization control of the armature winding using the armature switching element;
A heat sink (40) having a flow path (43, 101a, 101b) through which a refrigerant flows inside and cooling the armature switching element,
In the axial direction of the rotating shaft (14) to which the rotor is fixed, the heat sink is disposed on the opposite side of the electric part with the control board interposed therebetween,
The heat sink is provided with an inflow port (43a) and an outflow port (43b) of the flow path, and the refrigerant flowing in from the flow path flows through the flow path and flows out from the outflow port. Configured to
When arranged in a vehicle, the rotating electrical machine is disposed above the inflow port and above the inflow passage in the vertical direction of the vehicle .
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